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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindel.
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In
klassischen Kugelumlaufspindeln besteht die Mutter allgemein aus
Metall, und die Laufflächen werden
vor allem mit einem spanabhebenden Verfahren hergestellt, was verhältnismässig teuer
ist. Andererseits ist in bestimmten Anwendungen die erhöhte Trägheit der
Metallmutter ein Nachteil.
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Es
wäre vorteilhaft,
die Herstellungskosten der Kugelumlaufspindeln zu verringern. Bei
bestimmten Anwendungen wäre
es vorteilhaft, die Masse der Mutter zu verringern. Bei bestimmten
Anwendungen wäre
es vorteilhaft, die Platzbeanspruchung der Mutter zu verringern.
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Im
Dokument WO 93/06387 wird eine Kugelumlaufspindel beschrieben, deren
Mutter ein Gehäuse
und eine Kugellagervorrichtung mit einer mit dem Gehäuse zusammengefügten Lauffläche aus Blech
enthält.
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, eine leistungsfähige, zuverlässige und
billige Kugelumlaufspindel zu realisieren.
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Es
ist von Vorteil, eine Kugelumlaufspindel zu realisieren, die für die Serienfertigung
geeignet ist, indem insbesondere die spanabhebenden Arbeitsgänge oder
andere teure Bearbeitungsverfahren vermieden werden.
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Es
ist ausserdem von Vorteil, eine Kugelumlaufspindel zu realisieren,
bei der die Materialauswahl für
die Mutter grösser
ist, damit das gewählte Material
der spezifischen Anwendung angepasst werden kann, zum Beispiel um
eine Verringerung der Masse der Mutter zu ermöglichen oder Flexibilität in der
Formgestaltung zu gewähren.
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Es
ist ausserdem von Vorteil, eine Kugelumlaufspindel zu realisieren,
die einen geringen Platzbedarf besitzt.
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Die
Ziele der Erfindung sind durch eine Kugelumlaufspindel nach Anspruch
1 realisiert worden.
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Die
Kugelumlaufspindel umfasst eine Schraube und eine Mutter, wobei
die Mutter aus einem Gehäuse
und einer Kugellagervorrichtung besteht, die eine Lauffläche und
eine Mehrzahl von Kugeln umfasst, und wobei die Kugellagervorrichtung als
unabhängiges
Teilstück
hergestellt wird, die mit dem Gehäuse zusammengefügt wird.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
es dieser Aufbau, die Herstellungskosten zu senken und die Auswahl
an Materialien zu vergrössern,
die für
das Gehäuse
der Mutter eingesetzt werden können,
dabei aber die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung zu gewährleisten.
Zum Beispiel kann das relativ teure spanabhebende Bearbeitungsverfahren
der Lauffläche durch
unabhängige
Herstellungsverfahren für
das Gehäuse
und die Lauffläche
ersetzt werden, auf die ein Zusammenbau folgt.
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Die
Kugellauffläche
und der Weg für
die Rückführung der
Kugeln bilden zusammen einen Weg, der im Wesentlichen die Gestalt
einer „8" besitzt.
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Das
Gehäuse
umfasst zumindest ein erstes Gehäuseteilstück und ein
zweites Gehäuseteilstück, die
aneinander befestigt sind, wobei die Kugellagervorrichtung an einer
Schnittstelle zwischen den beiden Gehäuseteilstücken angeordnet ist. Vorteilhafterweise
gewährleistet
die Anordnung der Kugellagervorrichtung an der Schnittstelle zwischen
den beiden Gehäuseteilstücken einen
bequemen automatisierten Zusammenbau der Teilstücke und trägt folglich zur Kostenreduktion
bei.
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Das
Gehäuse
kann aus einem Kunststoff hergestellt werden, wodurch es ermöglicht wird,
die Masse der Vorrichtung zu verringern und ihr eine bestimmte Flexibilität in ihrer
Gestalt zu erteilen, was ihr einen erweiterten Einsatzbereich sichert.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
es dieser Aufbau, eine insbesondere bezüglich der axialen Länge sehr
kompakte Spindel zu realisieren.
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Die
Lauffläche
wird bevorzugt aus Tiefziehblech gebildet, das durch einen Arbeitsgang
des Abschreckens gehärtet
werden kann. Vorteilhafterweise gewährleistet die Wahl von Tiefziehblech
für die
Lauffläche
eine billige Serienfertigung, gewährleistet aber zugleich, dass
der Widerstand der Lauffläche
gegenüber
dem durch die Kugeln ausgeübten
Druck genügend
hoch ist.
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Die
Lauffläche
kann aus zumindest zwei Teilstücken
einer tragenden Wand hergestellt werden, deren Form im Wesentlichen
identisch ist, wodurch ermöglicht
wird, die Anzahl der verschiedenen herzustellenden Teile zu verringern.
Die Lauffläche
kann im Wesentlichen spiralförmig
sein.
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Die
Kugellagervorrichtung umfasst ausserdem den Weg für die Rückführung der
Kugeln, der so eingerichtet ist, dass er die Rückführung der Kugeln auf die Lauffläche gewährleistet.
Der Weg der Kugelrückführung kann
vorteilhaft spiralförmig
sein, wodurch es ermöglicht
wird, einen Kreislauf der Kugeln zu realisieren, der zuverlässig ist
und wenig Platz beansprucht.
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Weitere
Ziele und vorteilhafte Aspekte der Erfindung werden aus den Ansprüchen, der
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen hervorgehen, in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Kugelumlaufspindel ist,
wobei die beiden Teilstücke
des Gehäuses
nicht aneinandergefügt
worden sind;
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2 eine
Ansicht in Richtung auf ein axiales Ende der Kugelumlaufspindel
nach 1 ist;
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3 eine
Ansicht in Richtung des Pfeils III in 2 ist;
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4 eine
geschnittene Ansicht entlang der Linie IV-IV in 2 ist;
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5 eine
geschnittene Ansicht entlang der Linie V-V in 2 ist;
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6 eine
der 2 ähnliche
Ansicht ohne das Gehäuse
der Mutter ist; und
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7 eine
Ansicht in Richtung des Pfeils VII in 6 ist.
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Auf
die Figuren Bezug nehmend, enthält
eine Kugelumlaufspindel 1 eine Schraube 2, eine
Mutter 3 und Kugeln 15. Die Schraube 2 umfasst
eine Schraubenachse 5 von allgemein zylindrischer Gestalt,
die mit einem Gewinde 6 ausgestattet ist.
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Die
Mutter 3 umfasst ein Gehäuse 7 und eine Kugellagervorrichtung 4.
Das Gehäuse
umfasst zumindest ein erstes Gehäuseteilstück 8 und
ein zweites Gehäuseteilstück 9.
Im dargestellten Beispiel besteht das Gehäuse 7 aus einem gespritzten
Kunststoff von im Wesentlichen länglicher
oder elliptischer Gestalt, aber die Gestalt des Gehäuses 7,
seine Abmessungen und das eingesetzte Material können in Abhängigkeit von der in Betracht
gezogenen speziellen Anwendung definiert werden. Durch die Trennung der
Kugellagervorrichtung und insbesondere einer Lauffläche dieser
Vorrichtung vom Gehäuse
der Mutter wird nämlich
die Auswahl der Materialien, die für die Herstellung des Gehäuses verwendet
werden können,
vergrössert,
wobei aber ein mechanischer Widerstand und eine Verschleissfestigkeit
des Mutterngewindes gewährleistet
werden. Zum Beispiel kann das Gehäuse aus Plastikspritzguss bestehen, der
sich selbst bei komplizierten Formen gut für eine Serienfertigung eignet,
aber es gleichzeitig ermöglicht,
die Masse und den Preis der Vorrichtung zu verringern.
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Das
erste und zweite Gehäuseteilstück, 8 und 9,
werden mit Befestigungsmitteln aneinandergefügt, die im dargestellten Beispiel
Befestigungsbolzen 10 umfassen, die dafür bestimmt sind, in komplementäre Bolzenlöcher 11 aufgenommen
zu werden. Die Befestigungsbolzen 10 sind auf den einander
gegenüber
stehenden Flächen
des ersten und zweiten Gehäuseteilstücks 8 und 9 angeordnet,
und zwar je zwei Befestigungsbolzen 10 je Gehäuseteilstück, die so
auf dem Aussenumfang angeordnet sind, dass sie sich im Wesentlichen
diametral gegenüber
stehen.
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Eine
Ausgleichsmasse 12 in Gestalt einer Kugel 12 ist
in einem Hohlraum zwischen den Gehäuseteilstücken untergebracht. Diese Masse
ist so gewählt,
dass sie die Trägheit
der sich drehenden Mutter ausgleichen kann. Die Ausgleichsmasse 12 kann
auch dazu dienen, eine gute gegenseitige Ausrichtung der beiden
Gehäuseteilstücke beim
Zusammenfügen
zu gewährleisten.
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Die
Lauffläche 13 ist
im Wesentlichen spiralförmig
und umfasst zumindest zwei tragende Wandabschnitte 17a, 17b von
im Wesentlichen gleicher Gestalt, was es ermöglicht, die Zahl verschiedener
herzustellender Teile zu verringern. Bevorzugt werden die tragenden
Wandabschnitte 17a, 17b aus Tiefziehblech hergestellt,
das durch einen Schritt des Abschreckens gehärtet werden kann, wodurch sich der
mechanische Widerstand dieser Abschnitte gegenüber dem durch die Kugeln 15 ausgeübten Druck verstärkt. Diese
tragenden Wandabschnitte 17a, 17b können daher
auf automatisierte Weise in grossen Serien hergestellt und dann
zum Beispiel durch Schweissen, Quetschverbindung, Nieten oder andere
Befestigungsmittel aneinander gefügt werden. Die Lauffläche kann
auch aus Tiefziehblech oder andere Herstellungsverfahren wie Schmieden,
Spritzen oder mechanische Bearbeitung in einem einzigen Stück hergestellt
werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Dicke der
tragenden Wandabschnitte 17a, 17b kann in bestimmten
Anwendungen verhältnismässig gering
sein, solange der Widerstand der Lauffläche 13 gegenüber dem durch
die Kugeln 15 ausgeübten
Druck genügt,
um eine dauernde Verformung oder einen zu raschen Verschleiss der
Wandabschnitte zu vermeiden.
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Die
Kugellagervorrichtung 4 umfasst ausserdem einen Weg für die Rückführung der
Kugeln 14, der einen tragenden Wandabschnitt 18 in
Gestalt einer Spirale aufweist, an der entlang die Kugeln 15 ihren
Rückweg
von einem Ende 19 zum anderen Ende 20 der Lauffläche 13 nehmen.
In einer Variante kann der Weg der Rückführung der Kugeln 14 aus
einem Kunststoff hergestellt sein. Der Rückführungsweg kann auch in einem
einzigen Stück
zusammen mit dem Gehäuse 7 hergestellt
werden, um die Zahl der herzustellenden Teile zu verringern. Der
Weg der Rückführung der
Kugeln 14 kann vorteilhafterweise spiralförmig sein,
und seine Anordnung relativ zur Lauffläche 14, die ihrerseits
im Wesentlichen spiralförmig
ist, kann vorteilhafterweise so sein, dass die beiden Wege 13 und 14 zusammen
im Wesentlichen die Gestalt einer „8" aufweisen, wie am besten aus 6 ersichtlich.
Der Platzbedarf für
die Mutter und insbesondere ihre Dicke in der Richtung der Rotationsachse
A ist durch diesen Aufbau besonders gering. Dieser Aufbau eines
Kugelweges in Gestalt einer „8" bringt seine Vorteile
auch bei einer Mutter ein, wo die Lauffläche als ein einziges Stück zusammen mit
den Teilstücken
des Gehäuses
hergestellt wird, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die
Kugellagervorrichtung 4 ist an der Schnittstelle 16 zwischen
dem ersten Gehäuseteilstück 8 und
dem zweiten Gehäuseteilstück 9 angeordnet.
Diese Schnittstelle wird gebildet, indem das erste und das zweite
Gehäuseteilstück 8 und 9 von ihren
sich gegenüber
stehenden Oberflächen
ausgehend, d.h. von ihren die vorgenannten Befestigungsmittel aufnehmenden
Seiten her, zu im Wesentlichen gleichen Teilen über einen Teil ihrer Höhen ausgehöhlt werden.
Dadurch wird es ermöglicht,
einfache und leicht zu automatisierende Schritte des Zusammenbaus
der Kugellagervorrichtung mit dem Gehäuse zu haben.
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Es
ist ferner zu bemerken, dass in der gezeigten Ausführungsform
die beiden Teilstücke
des Gehäuses
von identischer Form sind, wodurch es ermöglicht wird, die Zahl der verschiedenen
herzustellenden Teile und somit die Herstellungs- und Lagerhaltungskosten
zu verringern.